Autores Marcela Daniele – Sandra E. Angeli – Daniela B. Solivellas

Autores Marcela Daniele – Sandra E. Angeli – Daniela B. Solivellas

JEITICS 2005 - Primeras Jornadas de Educación en Informática y TICS en Argentina
DESARROLLO DE UN SOFTWARE EDUCATIVO PARA LA ENSEÑANZA DE LA FOTOSÍNTESIS
Autores
Marcela Daniele – Sandra E. Angeli – Daniela B. Solivellas – Gladys Mori – Cecilia Greco –
Daniel Romero - Mauricio Pautasso - Edgardo Jofre - Sonia Fischer
Universidad Nacional de Río Cuarto
Facultad Cs. Exactas, Fco-Qcas y Naturales
Te: (0358) 4676226/235. Fax: (0358) 4676530
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Resumen
Este proyecto parte del desafío de pensar nuevas formas de acceso al conocimiento, y consolidar el uso de la
informática en propuestas que planteen distintas concepciones sobre la enseñanza y sobre el rol del docente y
el alumno en el contexto áulico. Las ciencias biológicas han progresado rápidamente, y este enorme
crecimiento, junto con los cambios producidos, constituyen un reto para los docentes, que deben orientar la
construcción de los conocimientos esenciales. Se trata de enriquecer el pensamiento del estudiante y de
cultivar en él habilidades y aptitudes para descubrir y usar los conocimientos biológicos, que son clásicamente
difíciles para el alumnado por su nivel de abstracción. Es así como surge la idea de crear un “software
educativo” como herramienta auxiliar para facilitar la comprensión de estos temas, de manera amena, a través
de distintas actividades que incluyan simulaciones, animaciones, preguntas y ejercicios. En particular se
trabajará en el tema “Transferencia de energía en los seres vivos”, abordado en los primeros años de las
carreras universitarias que incluyen la enseñanza de las ciencias biológicas. La utilización de elementos
tecnológicos hará posible que nuevas estrategias didácticas enriquezcan los procesos de enseñanza y de
aprendizaje.
Introducción
La docencia tradicional implica “dar clase”, preocupándose principalmente en el desarrollo de los
contenidos del programa, utilizando un lenguaje apropiado para lograr el entendimiento del tema
por parte de los alumnos. Si bien no siempre son clases totalmente expositivas, se llega, en
definitiva, a una transmisión de los conocimientos.
En este marco, comprendemos que el aprendizaje es un proceso que se construye en forma activa.
En este proceso están implicados recíprocamente un sujeto que conoce, un contenido a aprender y la
intervención o andamiaje de agentes mediadores. Estos agentes son personas en el caso del docente
y los compañeros de aula, y las tecnologías de representación y comunicación, como la
computadora y sus distintas aplicaciones de software y hardware. Pensando al aula como un espacio
social, es relevante señalar algunos aspectos relacionados con la comunicación educativa. En este
sentido las nuevas corrientes pedagógicas proponen reemplazar la comunicación vertical emisordocente/receptor-alumno, por alternativas en las cuales la información circule de receptores a
emisores y viceversa y entre receptores. Esto mejoraría el proceso de comunicación educativa
permitiendo una mayor participación y retroalimentación por parte del alumno (Creel,1991).
Las ciencias biológicas han progresado rápidamente, y este enorme crecimiento, junto con los
cambios producidos, constituyen un reto para los docentes, que deben proporcionar los
conocimientos esenciales, y anexar los descubrimientos, sin transformar una asignatura en un
agobio. Es necesario reconsiderar lo que es esencial y el modo más perfecto de presentarlo para su
comprensión. Se trata de enriquecer el pensamiento del estudiante y de cultivar en él habilidades y
aptitudes para descubrir y usar los conocimientos biológicos. Perkins (1995) habla de un
aprendizaje reflexivo, en donde predomine el pensamiento y no sólo la memoria. El aprendizaje es
una consecuencia del pensamiento. Sólo es posible retener, comprender y usar activamente el
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conocimiento mediante experiencias de aprendizaje en las que los alumnos reflexionan sobre lo que
están aprendiendo y con lo que están aprendiendo (Perkins, 1995).
La guía docente debe ser tal que permita al estudiante construir los conocimientos en forma de
red, relacionándolos sin dejar conceptos aislados, creando cada alumno su propia imagen
integradora. Y aquí tocamos un tema de importancia en el estudio de la Biología: es imprescindible
la formación de imágenes mentales, fundamentalmente en temas abstractos como los del mundo
microscópico. La experiencia ha demostrado que cuando el alumno "no ve" ciertos conceptos, no
logra interiorizarlos, y es por ello necesario "hacerlos concretos" de alguna manera.
Debemos reflexionar sobre las implicancias de la incorporación de la tecnología informática en el
ámbito educativo. En este sentido, y coincidiendo con Sánchez Ilabaca (1992), creemos que "la
educación en general necesita de un cambio. Un cambio educativo, reciclaje, renovación,
repensamiento, rejuvenecimiento, reencantamiento o bien, metamorfosis. La educación de fines del
siglo XX es una educación que carece de respuestas coherentes y constructivas a la demanda por
poner al día los conocimientos, por adaptación, aceptación y participación activa al continuo
cambio".
Un software educativo es todo programa para computadora que se desarrolla con la finalidad
específica de ser utilizado como recurso didáctico en procesos de enseñanza y de aprendizaje.
Los primeros intentos de desarrollo de software educativo se sitúan al final de la década del 60
con la aparición de los sistemas de instrucción programada, pero el verdadero auge se dio en la
década del 80. En primera instancia con la producción de lenguajes para el aprendizaje, luego con el
desarrollo de herramientas de autor para la producción de software educativo y ya más
específicamente con la elaboración de programas tutoriales, de ejercitación y práctica, de cálculo, y
de simulación.
Desde sus inicios y a través de los años se han ido incrementando las entidades encargadas del
desarrollo de software educativo. En algunos casos, han sido editoriales de libros reconocidos las
que han producido software de este tipo y en este último tiempo han ido surgiendo editoriales
especializadas en el desarrollo de este tipo de productos. En la actualidad es posible encontrar en la
Web, gran variedad de software educativo desarrollados por aficionados con algunos conocimientos
en el área, siendo esta una producción menos profesional.
En cuanto al proceso de desarrollo de software educativo en si mismo, se ha realizado de manera
desorganizada y poco documentada, por lo que la bibliografía en relación a la temática no es mucha
y por lo general se reduce al relato de experiencias aisladas. Coincidiendo con Cataldi (2000), si
consideramos el aumento exponencial que sufrirá el desarrollo de software educativo en los
próximos años “surge la necesidad de lograr una metodología disciplinada para su desarrollo,
mediante los métodos, procedimientos y herramientas, que provee la ingeniería de software para
construir programas educativos de calidad.”
En este sentido y “desde una perspectiva disciplinar, se asume el estado del arte del área de
desarrollo de software educativo como un campo en constitución” (Paoloni, P. y Solivellas, D.
2003).
Según lo expresado por Squires y McDougall (1997) “se ha descubierto que, como consecuencia
de muchas actividades emprendidas cuando se utiliza software educativo, los estudiantes pueden
responsabilizarse más de su propio aprendizaje que en otros casos”. A su vez, se ha observado que
la utilización de estos recursos tiene implicancias en el clima de la clase y “ayuda a crear ambientes
enriquecidos de aprendizaje y favorece el aprendizaje significativo”. (Ruiz y Vallejo, 2004)
Self (citado en Squires, D.; A. McDougall.1997) hace aportes en relación a las funciones que
puede cumplir un software educativo en una situación de enseñanza y de aprendizaje, al expresar
que promueven la motivación, aportan estímulos nuevos, activan la respuesta del alumno,
proporcionan información, estimulan la práctica, establecen la sucesión de aprendizajes y
proporcionan recursos.
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De acuerdo a los resultados del estudio realizado por Kulik y Cohen (citados en Sanchez Ilabaca,
J.,1992) en torno al empleo de programas educativos en el ámbito universitario, podemos decir que
el uso de software educativo favorece el desarrollo de actitudes positivas de los alumnos tanto hacia
el área de conocimiento específica como hacia el uso de las computadoras.
El desarrollo y la aplicación de un software educativo se enmarca en el ámbito de la Informática
Educativa, entendiéndola como “una disciplina que se encarga de estudiar las posibles maneras de
aplicar, desarrollar y evaluar recursos informáticos en la práctica educativa, incluyendo conceptos
teóricos y prácticos referidos a las Cs. de la Educación y a la Informática, definiendo así una zona
de interrelación entre ambas” (Angeli, S. y otros, 2003).
En este trabajo proponemos desarrollar un Software Educativo para ser usado como herramienta
auxiliar en la enseñanza de la Fotosíntesis, que por su nivel de abstracción es de difícil comprensión
para el alumnado. Este software abordará el tema de manera amena, a través de distintas actividades
que incluyan simulaciones, animaciones, preguntas y ejercicios.
Para el desarrollo de este proyecto, conformamos un equipo interdisciplinario que involucra a
especialistas del área de las ciencias biológicas; desarrolladores de software; del área de la
informática educativa; del área de la pedagogía y del área de diseño gráfico.
El presente trabajo se enmarca en un Proyecto (Mori, G y otros, 2004), presentado y aprobado en
la Convocatoria TIC´s, Tecnología de la Información y las Comunicaciones (Programa Convenio
con el Ministerio de Educación, a través de la Secretaría de Ciencia y técnica de la Nación)
Objetivos del Proyecto
Objetivo General
Desarrollar un software educativo para mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje en las
Ciencias Biológicas, particularmente en el tema “Transferencia de energía en los seres vivos”.
Objetivos Particulares
- Favorecer la interacción entre docentes de diferentes áreas de conocimiento, en particular, de la
Informática, de las Ciencias Biológicas y del área Pedagógico-Didáctica.
- Analizar las herramientas y estrategias tradicionalmente utilizadas para la enseñanza y el
aprendizaje de la temática propuesta.
- Desarrollar y evaluar la incorporación de estrategias alternativas para la enseñanza y el
aprendizaje de las Ciencias Biológicas en la educación media y superior.
- Promover el uso de herramientas informáticas para la enseñanza de las Ciencias Biológicas en
nuestra Universidad.
- Propiciar situaciones de aprendizaje significativo en torno a temas de difícil comprensión en las
Ciencias Biológicas.
- Analizar el impacto del uso de la metodología de desarrollo de software Proceso Unificado y el
lenguaje de modelado UML, en el desarrollo de software educativo.
- Investigar y seleccionar herramientas de software de libre distribución apropiadas para
desarrollar un software educativo.
- Favorecer la formación de recursos humanos en el área de Informática Educativa.
Desarrollo de la Propuesta
Para el logro de este proyecto hemos definido y planificado una estructura de trabajo que
favorezca la integración interdisciplinaria entre los miembros del proyecto. Para ello, nos reunimos
semanalmente y trabajamos, en primera instancia, la definición del problema, donde ol s expertos en
contenido deben comunicar al resto del equipo la metodología que actualmente utilizan para
enseñar en el aula los contenidos del tema bajo estudio. Además, investigamos y analizamos las
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asignaturas de las diferentes carreras de nuestra Universidad en la que se dicta el tema. A su vez,
los especialistas en Informática Educativa deben asesorar al resto del equipo en cuanto a las
características generales de un software educativo como así también las potencialidades y
limitaciones de su uso en el aula.
Paralelamente, los especialistas del área de ingeniería de software seleccionan la metodología para
el desarrollo del software educativo, llamada el Proceso Unificado (Rational Unified Process,
2003), (Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar Jacobson. 1999), que permite realizar un desarrollo
orientado y controlado hacia un software de calidad. Además, dado que es muy importante
documentar todas las decisiones tomadas en cada una de las etapas del desarrollo del software, se
utiliza un lenguaje de modelado denominado UML (Grady Booch, James Rumbaugh, Ivar
Jacobson. 1999), que permite lograr un entendimiento más preciso entre todos los integrantes del
proyecto, acompañado de descripciones en lenguaje natural cuando fuere necesario.
La metodología elegida para desarrollar el software sugiere una serie de etapas que deben ser
iterativa e incrementalmente completadas hasta lograr el producto final.
Basados en la metodología seleccionada, y luego de que el tema es comprendido por todos, se
procede a definir y estudiar las funcionalidades que deberá contener el software educativo para
favorecer los procesos de enseñanza y de aprendizaje del tema fotosíntesis. A partir de aquí el
equipo de trabajo divide tareas de acuerdo al área de su incumbencia y avanza en el proyecto de
manera integral, es decir, coordinando las tareas en subgrupos de trabajo de acuerdo a las mismas.
Por ejemplo, para la construcción de los prototipos de las interfaces del software, se reúnen el
diseñador gráfico junto con los especialistas en Informática Educativa. Para refinar las
funcionalidades del software, trabajan en conjunto los expertos en contenido, en informática
educativa y los ingenieros de software, contando a su vez con asesoramiento pedagógico, todo ello
a los fines de lograr una adecuada selección y organización de contenidos, un buen nivel de
interacción y un diseño amigable.
Una vez que los requerimientos son comprendidos por todo el grupo, éstos serán refinados y
estructurados de manera que faciliten su mantenimiento y ayuden a estructurar todo el sistema. Se
deben documentar los requerimientos de manera que todo el grupo de proyecto los entienda.
Además, se determinan los requerimientos no funcionales, tales como el lenguaje de
programación, manejadores de base de datos, Sistema Operativo, componentes de reuso,
distribución y concurrencia, tecnologías de interface-usuario. Uno de los criterios de selección de
las herramientas que se usan para la implementación es que sean de libre distribución.
Para realizar las pruebas del producto, se selecciona un grupo de personas, algunas del equipo de
trabajo y otras externas al proyecto, para realizar las pruebas necesarias al sistema, para asegurar
que está correctamente diseñado e implementado, y que responde al propósito con el que se lo
concibió. Para su aplicación definimos un Plan de Prueba, el que describe estrategias, recursos y
planificación de la prueba, el tipo de pruebas y sus objetivos, el nivel de cobertura y el porcentaje
que debería obtenerse con un resultado específico. Se definen los casos de prueba que especifican
qué probar en el sistema y los procedimientos de prueba.
Equipo de Trabajo
Especialista en Contenidos: Gladys Mori, Cecilia Greco, Edgardo Jofre, Sonia Fischer
Área de Informática Educativa: Daniela Solivellas, Sandra Angeli
Asesora Pedagógica: Azucena Alija
Diseñador Gráfico: Nelson Nusbaum
Ingenieros de Software y Programadores: Marcela Daniele, Daniel Romero, Mauricio Pautaos
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Conclusiones y Trabajo Futuro
En función de lo realizado hasta el momento podemos decir que si bien el trabajo en equipos
interdisciplinarios es complejo, resulta de mucha riqueza para este tipo de proyectos.
En cuanto al nivel de desarrollo alcanzado, se ha avanzado en definición del problema y en la
identificación de algunos requerimientos, a la vez que se ha construido un prototipo como fruto del
estudio de las herramientas informáticas a utilizar. Considerando que la ejecución de este proyecto
se inició en agosto de 2004, se prevé completar una primera versión del software educativo para
fines del 2005.
Este proyecto es de particular interés para docentes que abordan el tema “Fotosíntesis” en su
asignatura, pero la perspectiva futura es extender el desarrollo de software educativo para otros
temas básicos de dificil comprensión por el alumnado en el ámbito de las Ciencias.
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